Na čo slúži mikroprocesor alebo procesor?

Mikroprocesor, tiež známy ako CPU alebo centrálna procesorová jednotka, je kompletný počítačový stroj, ktorý sa vyrába na jednom kremíkovom čipe. To je tiež známe ako srdce akéhokoľvek normálneho počítača, či už ide o stolný počítač, server alebo laptop.

Chcete sa o tom dozvedieť viac? Nenechajte si ujsť náš zaujímavý článok!

Index obsahu

Čo je mikroprocesor?

Mikroprocesor, ktorý na svojom počítači používate, je určite Pentium, AMD Ryzen alebo jedna z generácií Intel Core i3, i5, i7 alebo i9. Sú to najobľúbenejšie spracovatelia… ale v skutočnosti všetci robia „približne to isté“ (nechávam to v úvodzovkách, pretože existujú technológie, ktoré ju odlišujú) a rovnakým spôsobom.

Prvým mikroprocesorom bol Intel 4004, ktorý bol uvedený na trh v roku 1971. Nebolo to moc silné, pretože všetko, čo sa dalo urobiť, bolo sčítanie a odčítanie a to sa dalo robiť len so 4 bitmi súčasne. Bolo však úžasné, že všetko bolo na čipe.

Mikroprocesor je obvykle umiestnený prostredníctvom špecifickej zásuvky na základnej doske počítača; a ku ktorej je pre svoju stabilnú a správnu činnosť pridaný chladiaci systém, ktorý obsahuje chladič a ventilátory, ktoré sú zodpovedné za odstránenie všetkého prebytočného tepla, ktoré chladič absorbuje.

Medzi kapsulou mikroprocesora a chladičom sa obvykle používa tepelná pasta na zvýšenie účinnosti vodivosti tepla. Okrem toho existujú na trhu ďalšie modernejšie a účinnejšie metódy, ako napríklad chladenie kvapalinou alebo použitie peltierových článkov na väčšie chladenie, hoci tieto postupy sa používajú takmer výlučne na pretaktovanie.

Čo je mikroprocesor?

Mikroprocesor je komponent, ktorý vykonáva pokyny a úlohy súvisiace s počítačovým spracovaním a je „motorom“, ktorý sa spustí po zapnutí počítača. V počítačovom systéme je mikroprocesor centrálnou jednotkou, ktorá vykonáva a riadi logické pokyny, ktoré sa doň prenášajú.

Mikroprocesor je navrhnutý na vykonávanie typických operácií, ako sú sčítanie, odčítanie, delenie, násobenie, medziprocesová komunikácia a komunikácia so zariadením, vstup, správa výstupov a ďalšie.

Pozostáva z integrovaných obvodov, ktoré obsahujú tisíce tranzistorov v závislosti od výkonu zariadenia.

Mikroprocesory sa všeobecne klasifikujú podľa počtu inštrukcií, ktoré môžu spracovať v danom čase, frekvencie hodín meranej v megahertzoch a počtu bitov použitých na jednu inštrukciu.

Mikroprocesor je navrhnutý na vykonávanie aritmetických a logických operácií, pri ktorých sa používa malý počet retenčných oblastí nazývaných registre.

Keď je počítač zapnutý, mikroprocesor dostane prvú inštrukciu systému BIOS (Basic Input / Output System), ktorá sa dodáva spolu s počítačom ako súčasť jeho pamäte.

Potom BIOS alebo operačný systém, ktorý sa BIOS načítava do pamäte počítača, „riadi“ mikroprocesor a dáva mu pokyn, aby tak urobil. Mikroprocesor prijíma binárne dáta ako vstup a poskytuje výstup po spracovaní podľa pokynov uložených v pamäti.

Čo je čip?

Čip sa nazýva aj integrovaný obvod. Spravidla ide o malý, tenký kúsok kremíka, na ktorý boli vyleptané tranzistory, ktoré tvoria mikroprocesor.

Čip môže byť na jednej strane rovnako veľký ako palec a môže obsahovať desiatky miliónov tranzistorov. Najjednoduchšie procesory môžu pozostávať z niekoľkých tisíc tranzistorov vyrytých na čipe niekoľkých milimetrov štvorcových.

Ako funguje mikroprocesor?

Obrázok z wikipedia

Procesor je mozog počítača, ktorý v podstate pozostáva z aritmetickej a logickej jednotky (ALU), riadiacej jednotky a matrice registra.

Ako naznačuje jeho názov, ALU vykonáva všetky aritmetické a logické operácie s údajmi prijatými z pamäte alebo vstupných zariadení.

Matica registra pozostáva z radu registrov, ako sú akumulátory (A), B, C, D atď., Ktoré pôsobia ako dočasné umiestnenia pamäte s rýchlym prístupom na spracovanie údajov.

Riadiaca jednotka riadi tok pokynov a údajov v celom systéme.

V podstate teda mikroprocesor berie vstup z pripojených zariadení, spracúva ho podľa pokynov uvedených v pamäti a vytvára výstup.

Výhody mikroprocesora

• Nízka cena : vďaka technológii integrovaných obvodov sú mikroprocesory dostupné za nízku cenu. Čo znižuje náklady na počítačový systém. Vysoká rýchlosť : Mikroprocesorové čipy dokážu pracovať s veľmi vysokou rýchlosťou vďaka použitej technológii. Je schopný vykonávať milióny inštrukcií za sekundu. Malá veľkosť : Vďaka integračnej technológii vo veľkom a veľmi veľkom meradle sa mikroprocesor vyrába so značne zníženou veľkosťou povrchu. Tým sa zníži veľkosť celého počítačového systému. Všestrannosť : Mikroprocesory sú veľmi všestranné, ten istý čip sa dá použiť na množstvo aplikácií jednoduchou zmenou programu (pokyny uložené v pamäti). Nízka spotreba energie : Mikroprocesory sa vo všeobecnosti vyrábajú pomocou technológie komplementárneho polovodičového oxidu kovu (CMOS), v ktorej tranzistory MOSFET (tranzistory s kovovým oxidom a polovodičovým poľom) pracujú v saturačných a medzných režimoch. Preto je spotreba energie veľmi nízka.

DOPORUČUJEME VÁM Čo je Vcore a ako ho môžete nastaviť tak, aby sa znížila spotreba procesora

• Menšia tvorba tepla : V porovnaní so zariadeniami s vákuovými trubicami (termoiónový ventil) polovodičové zariadenia nevydávajú toľko tepla. Spoľahlivý : Mikroprocesory sú veľmi spoľahlivé a miera chybovosti je pri použití polovodičovej technológie oveľa nižšia. Prenosné : Počítačové zariadenia alebo systémy vyrobené z mikroprocesorov sa môžu stať prenosnými kvôli svojej malej veľkosti a nízkej spotrebe energie.

Bežné výrazy používané v mikroprocesore

Aby sme pochopili, ako mikroprocesor funguje, je užitočné pozrieť sa dovnútra a naučiť sa logiku použitú na jeho vytvorenie. V tomto procese sa tiež môžete dozvedieť o rodnom jazyku mikroprocesora a mnohých veciach, ktoré môžu inžinieri urobiť pre zvýšenie rýchlosti procesora.

Tu sú niektoré bežné pojmy používané v oblasti mikroprocesorov:

Autobus

Bus je skupina vodičov určených na prenos dát, adries alebo riadiacich informácií do rôznych prvkov mikroprocesora. Spravidla bude mať mikroprocesor 3 typy zberníc: Dátová zbernica, Riadiaca zbernica a Adresová zbernica. 8-bitový procesor bude používať 8-bitovú zbernicu.

Inštrukčná sada

Inštrukčná sada je skupina príkazov, ktorým môže mikroprocesor porozumieť. Inštrukčná sada je rozhranie medzi hardvérom a softvérom. Inštrukcia inštruuje procesora, aby zmenil príslušné tranzistory, aby vykonával určité spracovanie údajov. Napríklad ADD A, B; slúži na pridanie dvoch čísel uložených v registroch A a B.

Dĺžka slova

Dĺžka slova je počet bitov na internej dátovej zbernici procesora alebo je počet bitov, ktoré procesor môže spracovať naraz.

Napríklad 8-bitový procesor bude mať 8-bitovú dátovú zbernicu, 8-bitové registre a bude spracovávať 8 bitov súčasne. Ak chcete vykonať vyššie bitové operácie (32 alebo 16 bitov), ​​rozdelíte ich na sériu 8 bitových operácií.

Pamäť cache

Cache je pamäť s ľubovoľným prístupom zabudovaná do procesora. Týmto spôsobom môže procesor pristupovať k údajom v vyrovnávacej pamäti rýchlejšie ako pri normálnej RAM. Nazýva sa aj „pamäť CPU“. Vyrovnávacia pamäť sa používa na ukladanie údajov alebo pokynov, na ktoré sa softvér alebo program často počas prevádzky odvoláva. Tým sa zvýši celková rýchlosť operácie.

Frekvencia hodín

Mikroprocesory používajú hodinový signál na riadenie rýchlosti vykonávania pokynov, synchronizáciu ďalších vnútorných komponentov a na riadenie prenosu údajov medzi nimi. Preto hodinová rýchlosť označuje rýchlosť, pri ktorej mikroprocesor vykonáva pokyny. Všeobecne sa meria v hertzoch a vyjadruje sa v megahertzoch (MHz), gigahertzoch (GHz) atď.

Klasifikácia mikroprocesorov

Mikroprocesory možno klasifikovať takto:

Dĺžka slova

Na základe dĺžky slova procesora môžeme mať 8-bitové, 16-bitové, 32-bitové a 64-bitové procesory.

RISC - Reduced Instruction Set

RISC je typ architektúry mikroprocesorov, ktorý používa malú, vysoko účelnú, vysoko optimalizovanú inštrukčnú sadu, než špecializovanejšiu sadu inštrukcií, ako je uvedená v iných komponentoch.

ODPORÚČAME SA Ako skontrolovať teplotu procesora

RISC ponúka vysoký výkon oproti svojej opačnej architektúre CISC. V procesore si vykonanie každej inštrukcie vyžaduje špeciálny obvod na načítanie a spracovanie údajov. Znížením pokynov preto procesor použije jednoduché obvody a rýchlejšiu prevádzku.

Tieto mikroprocesory majú:

• Jednoduchá sada inštrukcií Väčšie programy Pozostáva z veľkého počtu registrov. Jednoduchý procesorový obvod (malý počet tranzistorov). Viac využitia pamäte RAM. Pevná dĺžka inštrukcie. Jednoduché režimy adresovania. Normálne nastavený počet hodinových cyklov na vykonanie inštrukcie

CISC - Komplexná sada inštrukcií

CISC je architektúra mikroprocesorov na rozdiel od RISC. Robí sa to kvôli zníženiu počtu inštrukcií na program, ignorovanie počtu cyklov na inštrukciu. Týmto spôsobom sa zložité pokyny prevádzajú priamo na hardvér, čo robí procesora zložitejším a jeho prevádzka je pomalšia.

Táto architektúra je navrhnutá tak, aby znížila náklady na pamäť a skrátila trvanie programu.

Tieto mikroprocesory majú:

• Komplexná inštruktážna sada Menší program Menej registrov Komplexný procesorový obvod (viac tranzistorov) Malé použitie RAM Inštrukcie s premenlivou dĺžkou Rôzne režimy adresovania Variabilný počet hodinových cyklov pre každú inštrukciu

Špeciálne procesory

Existuje niekoľko procesorov, ktoré sú navrhnuté tak, aby zvládli niektoré špecifické funkcie:

• DSP (digitálne signálové procesory) koprocesory: procesory používané v spojení s hlavným procesorom (matematický koprocesor 8087 používaný s 8086) I / O procesoryTransputer: mikroprocesor s vlastnou lokálnou pamäťou

DOPORUČUJEME VÁM, ktorý procesor si vybrať pre môj nový počítač?

Nakoniec, mikroprocesor je najdôležitejšou jednotkou v počítačovom systéme a je zodpovedný za spracovanie jedinečnej sady inštrukcií a procesov, preto je nevyhnutné analyzovať, ktoré z najlepších mikroprocesorov sa dnes dajú urobiť dobre. Tieto podrobnosti, ktoré sme komentovali, sú procesor, ale základné na pochopenie toho, ako funguje procesor spred 20 - 30 rokov. V súčasnosti existuje mnoho ďalších funkcií, ktoré by sme vás mali požiadať, aby ste ich preskúmali. Čo si myslíte o našom článku? Tešíme sa na vaše pripomienky!